В данном дипломном проекте была спроектирована конденсационная колонна, используемая в производства аммиака и предназначенная для конденсации NH3 из азото-водородной смеси.
В разделе, посвященном обзору и анализу состояния вопроса, выполнен краткий анализ существующих схем производства аммиака и приведены конст-рукции типовых теплообменных аппаратов, используемых при производстве. На основании анализа выбрана технологическая схема и аппарат, в котором выполняется конденсация аммиака.
Технологический раздел посвящен детальному описанию выбранной схемы производства и конденсационной колонны. Раздел содержит технологические расчеты по проектируемому аппарату и вспомогательному оборудованию. Определены геометрические размеры аппарата и его составных частей.
Расчетно-конструкторский раздел содержит описание конструкции аппарата и прочностной расчет его основных элементов: обечайки, фланцевого соединения.
Специальный раздел описывает выбранный способ монтажа и необходимые расчеты для безопасной установки оборудования на фундамент. Также приведены указания по безопасной эксплуатации оборудования и организации его ремонта.
Раздел, посвященный автоматизации оборудования, описывает используемые средства регулирования и контроля, применяемые в производстве для обеспечения эффективности процесса и его технологичности.
Безопасность и экологичность проекта подтверждается расчетами и указа-ниями соответствующего раздела. При соблюдении указанных требований гарантируется долговременная и безопасная работа колонны конденсации.
Организациооно-экономический раздел содержит расчет величин, показы-вающих экономическую эффективность проекта.
Экономичная работа современного агрегата производства аммиака большой единичной мощности (1360 т/сут) возможна только в том случае, если повседневно поддерживается высокая производственная дисциплина, обеспечена соответствующая степень надежности работы всей аппаратуры и оборудования, своевременно и качественно проводятся планово-предупредительные ремонты.
Спроектированная колонная конденсации аммиака колонна удовлетворяет техническому заданию и может быть использована в производстве аммиака.
| Введение | 10 |
| 1 Обзор и анализ состояния вопроса | 12 |
| 1.1 Обзор существующих методов производства | 12 |
| 1.2 Аппаратурное оформление процесса | 17 |
| 2 Технологический раздел | 22 |
| 2.1 Описание технологической схемы и проектируемого оборудования | 22 |
| 2.2 Технологический расчет | 26 |
| 3 Расчетно-конструкторский раздел | 39 |
| 3.1 Конструирование аппарата | 39 |
| 3.2 Обоснование выбора материала | 41 |
| 3.3 Расчет цилиндрической обечайки | 41 |
| 3.4 Расчет фланцевого соединения | 43 |
| 4 Специальный раздел | 48 |
| 4.1 Определение массы аппарата | 48 |
| 4.2 Доставка оборудования на монтажную площадку | 50 |
| 4.3 Выбор способа монтажа | 51 |
| 4.4 Выбор кранов и расчёт такелажной оснастки | 51 |
| 4.5 Приёмка фундамента под монтаж | 58 |
| 4.6 Выверка и испытание оборудования | 58 |
| 4.7 Технические условия на эксплуатацию и ремонт | 60 |
| 5 Автоматизация оборудования | 64 |
| 5.1 Выбор и обоснование параметров контроля и управления | 64 |
| 5.2 Выбор и обоснование технических средств и систем автоматизации | 66 |
| 6 Безопасность и экологичность проекта | 73 |
| 6.1 Анализ опасных и вредных факторов производства | 74 |
| 6.2 Мероприятия по предотвращению воздействия опасных и вредных факторов | 75 |
| 6.3 Защита персонала и территории в чрезвычайных ситуациях | 78 |
| 7 Экономика и организация производства | 80 |
| 7.1 Технико-экономическая характеристика | 80 |
| 7.2 Себестоимость продукции | 80 |
| 7.3 Обоснование производственной мощности | 81 |
| 7.4 Организация труда и расчет заработной платы. | 81 |
| 7.5 Прибыль | 83 |
| 7.6 Расчет эффективности использования основных средств | 84 |
| 7.7 Сводные показатели эффективности проектного решения | 85 |
| 7.8 Построение графика | 86 |
| 7.9 Заключение об экономической эффективности | 87 |
| Заключение | 88 |
| Список использованных источников | 89 |
Газообразный азот представляет собой одно из самых устойчивых химических веществ. Энергия связи в молекуле азота составляет 945 кДж/моль; он обладает одной из самых высоких энтропии в расчете на атом, в результате чего элементный азот нереакционноспособен. В атмосфере азот находится в свободном состоянии в огромных количествах. Подсчитано, что над 1 га поверхности Земли имеется около 80 тыс. т азота. Элементный азот в клубеньках некоторых растений вступает в реакции с образованием аминокислот и белков. Эти реакции катализируют ферменты, а необходимую энергию обеспечивает фотосинтез.
Некоторое количество азота переходит в биологически усваиваемую форму в результате грозовых разрядов по реакции [1]
N2 + O2 = 2NO.
Большинство организмов легче усваивают соединения азота со степенью окисления -3. Это ?-аминокислоты RCHNH2COOH и их полимеры – белки, которые играют важнейшую роль в биохимии. Однако скорость перевода в состояние окисления -3 в естественных процессах слишком мала для поддержания требуемого количества связанного азота при современных темпах его потребления.
В среднем половина необходимого для жизни азота возвращается через атмосферу за 108 лет; для кислорода этот период составляет 3000 лет, для углерода – 100 лет. Эти цифры убедительно показывают необходимость синтеза азотсодержащих соединений для использования их живыми организмами.
Потребителями азотных соединений издавна являлись фармация, военное дело, промышленность, а с начала XIX в. и сельское хозяйство.
Решением проблемы связанного азота явилась реакция синтеза аммиака, промышленное осуществление которой позволило создать мощную сырьевую базу для получения самых разнообразных азотсодержащих соединений.
Сырьем для получения продуктов в азотной промышленности являются атмосферный воздух и различные виды топлива. Одной из составных частей воздуха является азот, который используется в процессах получения аммиака, цианамида кальция и других продуктов азотной технологии. В некоторых схемах синтеза аммиака не требуется выделять азот из воздуха в чистом виде; воздух дозируют в газовую смесь для достижения стехиометрического соотношения N2:Н2 = = 1:3. В других схемах используют и чистый жидкий азот для тонкой очистки синтез-газа от вредных примесей, и газообразный, вводя его в строго корректируемом соотношении в конвертированный газ. В последнем случае воздух подвергают разделению методом глубокого охлаждения.
Аммиак – ключевой продукт различных азотсодержащих веществ, приме-няемых в промышленности и сельском хозяйстве. Д. Н. Прянишников назвал аммиак «альфой и омегой» в обмене азотистых веществ у растений [1].
Состав аммиака был установлен К. Бертолле в 1784 г. Аммиак NH3 – основание, умеренно сильный восстановительный агент и эффективный комплексообразователь по отношению к катионам, обладающим вакантными связывающими орбиталями.
При производстве аммиака одной из стадий является конденсация газообразного NH3 из реакционной смеси. Конденсация выполняется путем понижения температуры в специальном аппарате – конденсационной колонне.
Расчет конденсационной колонны в производстве аммиака является целью данного дипломного проекта.
.Установка производства аммиака мощностью 1360 т/сут
01 Установка производства аммиака мощностью 1360 т/сут. Схема технологическая.
05 Подогреватель воды. Чертеж общего вида.
10 Установка производства аммиака. План расположения оборудования (генплан).
.Колонна конденсации аммиака
02 Колонна конденсации аммиака. Чертеж общего вида.
04 Колонна конденсации аммиака. Детали
06 Колонна конденсации аммиака. Схема монтажа.
07 Колонна конденсации аммиака. План монтажной площадки.
08 Колонна конденсации аммиака. Функциональная схема автоматизации.
.Сепаратор
03 Сепаратор. Сборочный чертеж
09 Опора. Сборочный чертеж. 3D-модель.